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《四軸飛行器遙感平臺的實現(xiàn)方案-畢業(yè)論文》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、四軸飛行器遙感平臺的實現(xiàn)方案摘要叫軸飛行器作為低空低成本的遙感平臺，在各個領域應用廣泛。相比其他類型的飛行器，四軸飛行器硬件結(jié)構簡單緊湊，而軟件復雜。本文介紹四軸飛行器的一個實現(xiàn)方案，重點講軟件算法，包括加速度計校正、姿態(tài)計算和姿態(tài)控制三部分。校正加速度計采用最小二乘法。計算姿態(tài)采用姿態(tài)插值法、梯度下降法或互補濾波法，需要對比這三種方法然后選出一種來應用?？刂谱藨B(tài)采用歐拉角控制或四元數(shù)控制。最后比較各種方法的效果，并附上C語言的算法實現(xiàn)代碼。關鍵詞：四軸飛行器；姿態(tài)；控制IIOneMethodtoMakeaQuadcopterXUANYong-junAbstractQuadcopter
2、isalow-costlow-altituderemotesensingplatforms,whichwidelyusedinvariousfields.Comparedtoothertypesofaircraft，thequadcopterhassimplerhardware，resultinmorecomplexsoftware.Thispaperdescribesanimplementationofthequadcopter,focusingonsoftwarealgorithms，includingthecalibrationofaccelerometer,estimation
3、ofattitude，andcontrolofattitude.ItusestheLeastSquaresMethodtocalibrationtheaccelerometer.ItusesAttitudeInterpolationMethod,GradientDescentMethodorComplementaryFilterMethodtoestimationtheattitude.ItusesEuleranglesorquaterniontocontroltheattitude.Finally,therearecomparisonsofthemethods.TheC-langua
4、geimplementationofthemethodsisappended.Keywords:quadcopter;attitude;controlIII目錄1.弓12.飛行器的構成12.1.硬件構成12.1.1.機械構成11..1.2.電氣構成21.1..軟件構成33.1.上位機33.1.下位機32..飛行原理4坐標系統(tǒng)4姿態(tài)的表示和運算4動力學原理53..姿態(tài)測量6傳感器校正62.1.1.陀螺儀6加速度計和電子羅盤6數(shù)據(jù)融合94.2.1.概述94.2.2.姿態(tài)插值法94.2.3.梯度下降法114.2.4.互補濾波法132.姿態(tài)控制141..1.歐拉角控制141.1..叫元數(shù)控制1
5、52..算法效果15加速度計校正15姿態(tài)計算173..結(jié)論及存在的問題19#教獻20至文W21P付32211.引言四軸飛行器最開始是由軍方研發(fā)的一種新式飛行器Ub隨著MEMS傳感器、單片機、電機和電池技術的發(fā)展和普及，四軸飛行器成為航模界的新銳力量。到今天，叫軸飛行器已經(jīng)應用到各個頌域，如軍事打擊、公安追捕、災害搜救、農(nóng)林業(yè)調(diào)查、輸電線巡查、廣告宣傳航拍、航模玩具等，己經(jīng)成為重要的遙感平臺[21[31R1[51[61[7]。以農(nóng)業(yè)調(diào)查為例，傳統(tǒng)的調(diào)查方式為到現(xiàn)場抽樣調(diào)查或川航空航天遙感。抽樣的方式工作量大，而且準確性受主觀因素影響；而遙感的方式可以大范闌同時調(diào)查，時效性和準確性都有保證
6、,但只能得到大型作物的宏觀的指標，而且成本很高。不連續(xù)的地塊、小種作物等很難用上遙感調(diào)查。因此，低空低成本遙感技術顯得相當重要，而四軸飛行器正符合低空低成本遙感平臺的要求。目前應用廣泛的飛行器有：固定翼飛行器和單軸的直升機。與固定翼飛行器相比，四軸飛行器機動性好，動作靈活，可以垂直起飛降落和懸停，缺點是續(xù)航吋間短得多、飛行速度不快;而與單軸直升機比，四軸飛行器的機械簡單，無需尾槳抵消反力矩，成本低[81。本文就小型電動四軸飛行器，介紹四軸飛行器的一種實現(xiàn)方案，重點講解四軸6行器的原理和用到的算法，并對幾種姿態(tài)算法進行比較。飛行器的構成四軸飛行器的實現(xiàn)可以分為硬件和軟件兩部分。比起其他類
7、型的飛行器，四軸飛行器的硬件比較簡中.，而把系統(tǒng)的a雜性轉(zhuǎn)移到軟件上，所以本文的主要內(nèi)容是軟件的實現(xiàn)，特別是算法、公式的推導。硬件構成飛行器由機架、電機、螺旋獎和控制電路構成。機械構成機架呈十字狀，是固定其他部件的平臺，本項n采用的是尼龍材料的機架。電機采用無刷直流電機，同定在機架的四個端點上，而螺旋獎固定在電機轉(zhuǎn)子上，迎風面垂直向下。螺旋獎按旋轉(zhuǎn)方向分正漿和反漿，從迎風面看逆時針轉(zhuǎn)的為正獎，叫個槳的中心連成的正方形，正槳反槳交錯安裝。整體如圖
